環(huán)境響應(yīng)型控制釋放微載體材料研究新進(jìn)展

巨曉潔，謝 銳，褚良銀

(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都610065)

環(huán)境響應(yīng)型控制釋放微載體材料研究新進(jìn)展

巨曉潔，謝 銳，褚良銀

(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川成都610065)

環(huán)境響應(yīng)型智能微載體材料可以響應(yīng)溫度、pH值、磁場(chǎng)、化學(xué)物質(zhì)等環(huán)境刺激的微小變化，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的自律式控制釋放，在藥物送達(dá)、酶和細(xì)胞固定化、分離純化等領(lǐng)域顯示出突出的優(yōu)越性，具有廣泛應(yīng)用前景。綜述了環(huán)境響應(yīng)型控制釋放微載體材料的研究進(jìn)展，介紹了“開-關(guān)模式”控釋微囊和“突釋模式”控釋微囊等環(huán)境響應(yīng)型控釋微載體材料的研究新進(jìn)展，著重介紹了溫度響應(yīng)型、血糖濃度響應(yīng)型、離子識(shí)別響應(yīng)型“開-關(guān)模式”控釋微囊以及溫度響應(yīng)型、pH響應(yīng)型、離子識(shí)別響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊的制備與性能方面的研究新成果。目前，環(huán)境響應(yīng)型智能微載體材料仍多處于基礎(chǔ)研究階段，還需要進(jìn)一步系統(tǒng)深入研究和開發(fā)完善。

微載體;環(huán)境響應(yīng)型;控制釋放;智能微囊;功能材料

1 前言

微球、微囊等微載體材料是近年來(lái)備受矚目的新型功能材料，由于其特殊的尺寸和結(jié)構(gòu)，可作為微存儲(chǔ)器、微反應(yīng)器、微分離器和微結(jié)構(gòu)單元，在醫(yī)藥、生物、化工、電子信息等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景［1-2］。環(huán)境響應(yīng)型智能微載體材料可以響應(yīng)溫度、pH值、磁場(chǎng)等環(huán)境刺激的微小變化，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的自律式靶向控制釋放、選擇性吸附分離，在藥物載體、分離純化、酶和細(xì)胞固定化、臨床診斷等領(lǐng)域應(yīng)用中顯示出普通載體材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性，特別是在藥物控釋方面，環(huán)境響應(yīng)型智能微球微囊被認(rèn)為是將來(lái)征服癌癥等疑難雜癥的重要技術(shù)手段之一［3-5］。由于其廣闊的應(yīng)用前景，環(huán)境響應(yīng)型微載體材料目前已成為國(guó)際上廣泛關(guān)注的新熱點(diǎn)。

本文將介紹近年來(lái)環(huán)境響應(yīng)型微囊微球等智能微載體材料的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹“開-關(guān)模式”控釋微囊和“突釋模式”控釋微囊等環(huán)境響應(yīng)型控釋微載體材料的研究新進(jìn)展。

2 環(huán)境響應(yīng)型“開－關(guān)模式”控釋微囊

環(huán)境響應(yīng)型“開-關(guān)模式”控釋微囊材料是一類在囊壁具有多孔結(jié)構(gòu)并在膜孔內(nèi)接枝線形的環(huán)境響應(yīng)型智能高分子鏈作為控制釋放“開-關(guān)”的微膠囊，其結(jié)構(gòu)及控制釋放響應(yīng)特性如圖1示意圖所示。這種智能控釋微囊能夠根據(jù)外界環(huán)境的物理和(或)化學(xué)刺激(如溫度、pH值、物質(zhì)種類、磁場(chǎng)等)的微小變化而改變高分子鏈的構(gòu)象，發(fā)生“伸展-收縮”之間的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，從而改變微囊膜的有效孔徑和滲透性能，實(shí)現(xiàn)內(nèi)載物質(zhì)的“開-關(guān)模式”控制釋放。迄今，已設(shè)計(jì)和開發(fā)出各種響應(yīng)不同環(huán)境刺激信號(hào)的智能“開 -關(guān)模式”控釋微囊載體材料。

圖1 環(huán)境響應(yīng)型“開-關(guān)模式”控釋微囊示意圖Fig.1 Schematic representation of smart gating microcapsules for controlled-release

2.1 溫度響應(yīng)型“開－關(guān)模式”控釋微囊

由于溫度變化不僅在自然環(huán)境中發(fā)生的情況很多，而且很容易依靠人工實(shí)現(xiàn)，所以迄今對(duì)溫度響應(yīng)型智能材料的研究較多。溫度響應(yīng)型“開-關(guān)模式”控釋微囊是在多孔微囊的膜孔內(nèi)接枝溫敏性高分子開關(guān)鏈，其中應(yīng)用最廣泛的溫敏性高分子材料是聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)。PNIPAM的低臨界溶解溫度(LCST)在31～33℃附近，當(dāng)環(huán)境溫度低于LCST時(shí)，PNIPAM高分子鏈處于伸展構(gòu)象;當(dāng)環(huán)境溫度高于LCST時(shí)，PNIPAM 高分子鏈處于收縮構(gòu)象［6，7］。

Chu等［8-10］近來(lái)采用等離子體誘導(dǎo)接枝聚合的方法將PNIPAM高分子開關(guān)鏈接枝到聚酰胺多孔微囊的膜孔內(nèi)，制備得到一種溫度響應(yīng)型控釋微囊，該微囊具有對(duì)溫度刺激響應(yīng)快的特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膜孔內(nèi)PNIPAM接枝量較低時(shí)，主要利用膜孔內(nèi)PNIPAM接枝鏈的伸展-收縮特性來(lái)實(shí)現(xiàn)感溫性控制釋放:當(dāng)環(huán)境溫度T＜LCST時(shí)，膜孔內(nèi)PNIPAM鏈伸展使膜孔呈“關(guān)閉”狀態(tài)，從而限制微囊內(nèi)載物質(zhì)的通過(guò)，于是釋放速度較慢;而當(dāng)環(huán)境溫度T＞LCST時(shí)，PNIPAM高分子鏈變?yōu)槭湛s狀態(tài)使膜孔“開啟”，為微囊內(nèi)載物質(zhì)的釋放敞開通道，于是釋放速度變快?？刂漆尫沤Y(jié)果表明，這類膜孔接枝PNIPAM“開關(guān)”的微囊顯示出良好的溫度響應(yīng)型控制釋放特性，特別是在合適接枝率情況下，“開-關(guān)”釋放特性十分明顯，如圖2所示。作者還探明了這種具有溫敏開關(guān)的控制釋放微囊膜系統(tǒng)的控制釋放機(jī)理，提出了相應(yīng)的溫度響應(yīng)型控制釋放模型［11］。

Yang等［12］還設(shè)計(jì)制備了一種能對(duì)磁場(chǎng)和溫度的刺激產(chǎn)生響應(yīng)的雙重刺激響應(yīng)型微囊材料。作者先在聚酰胺多孔微囊的囊壁中包埋磁性納米顆粒，再在微囊的膜孔內(nèi)接枝溫敏PNIPAM高分子開關(guān)鏈，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)溫度響應(yīng)型“開-關(guān)模式”控制釋放，還可以同時(shí)利用外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)給藥載體的靶向定位。因此，該微囊有望用于腫瘤組織的靶向治療，磁場(chǎng)靶向定位后，在腫瘤組織部位依靠局部超聲加熱實(shí)現(xiàn)定位局部加熱，微囊內(nèi)載藥物因響應(yīng)環(huán)境溫度的升高而定位釋放，對(duì)其他正常組織部位不產(chǎn)生任何毒副作用，達(dá)到靶向治療的目的。

圖2 溫度響應(yīng)型微囊的感溫性控制釋放特性Fig.2 Thermo-responsive release of sodium chloride from the PNIPAM-grafted microcapsules

2.2 血糖濃度響應(yīng)型“開－關(guān)模式”控釋微囊

現(xiàn)有的糖尿病藥物治療，特別是I型糖尿病治療，很大程度上依賴于胰島素的高頻率注射治療，而這種給藥方法存在極大的安全隱患并且給患者帶來(lái)極大的痛苦和創(chuàng)傷。因此，研究制備智能化胰島素控制釋放系統(tǒng)，在糖尿病的治療中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。血糖響應(yīng)型胰島素智能給藥載體系統(tǒng)就是為了克服上述缺點(diǎn)而提出的新型給藥系統(tǒng)，可以根據(jù)病人體內(nèi)血糖濃度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)胰島素的釋放。這種智能化給藥系統(tǒng)不僅可以隨時(shí)穩(wěn)定血糖水平、提高胰島素利用率，而且能延長(zhǎng)給藥時(shí)間、減輕糖尿病人的痛苦，受到了國(guó)際上廣泛的關(guān)注。

Chu等［13］近來(lái)設(shè)計(jì)和研制出了一種葡萄糖濃度響應(yīng)型智能微囊膜材料，其制備和響應(yīng)機(jī)理如圖3a所示。首先將聚丙烯酸高分子鏈接枝到聚酰胺多孔微囊的膜孔中作為pH敏感性高分子開關(guān)鏈，然后把葡萄糖氧化酶(GOD)固定到該聚電解質(zhì)高分子鏈上，從而使這種智能微囊的膜孔能夠根據(jù)葡萄糖濃度的變化而開啟或關(guān)閉。在沒(méi)有葡萄糖的中性pH值環(huán)境下，聚丙烯酸接枝鏈上的羧基因解離而帶有負(fù)電荷，電荷之間的靜電斥力使接枝鏈呈伸展構(gòu)象，膜孔處于關(guān)閉狀態(tài)，微囊內(nèi)載的胰島素釋放速度慢;當(dāng)葡萄糖濃度升高時(shí)，GOD催化葡萄糖轉(zhuǎn)變成葡萄糖酸，使微囊周圍局部pH值下降，接枝鏈上羧基發(fā)生質(zhì)子化，靜電斥力下降，接枝鏈轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s構(gòu)象，膜孔被開啟，內(nèi)載胰島素的釋放速度迅速加快，于是，可以實(shí)現(xiàn)胰島素隨血糖濃度變化而進(jìn)行自律式智能化控制釋放。圖3b顯示了該微囊對(duì)內(nèi)載模型藥物的血糖濃度響應(yīng)型控制釋放行為。并且，通過(guò)改變接枝開關(guān)鏈的密度、長(zhǎng)度或微囊膜孔密度還可以調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的胰島素滲透性對(duì)葡萄糖濃度的敏感性。

圖3 血糖濃度響應(yīng)型微囊的控釋機(jī)理(a)及控釋行為(b)Fig.3 The controlled-release principle(a)and controlled-release behavior(b)of the glucose-sensitive microcapsules

2.3 離子識(shí)別響應(yīng)型“開－關(guān)模式”控釋微囊

金屬離子對(duì)生物體的生命活動(dòng)起著核心的作用，各種復(fù)雜的新陳代謝活動(dòng)必須有許多金屬離子參與才能進(jìn)行，這些金屬離子在生物體液中保持著一定的最佳濃度，體內(nèi)金屬離子過(guò)多或過(guò)少都將導(dǎo)致人體正常生理功能的紊亂，從而引起各種各樣的疾病。此外，一些重金屬離子(如Pb2+，Hg2+)在很低濃度時(shí)就對(duì)生物體具有極強(qiáng)的毒性。因此，研究具有金屬離子識(shí)別特性的智能微載體材料具有極其重要的理論價(jià)值和實(shí)用意義，在醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

Chu等［14］近來(lái)研制出了一種離子識(shí)別型控釋微囊，即在聚酰胺多孔微囊的膜孔中利用等離子體誘導(dǎo)接枝聚合的方法接枝聚［N-異丙基丙烯酰胺-共-(苯并-18-冠-6-丙烯酰胺)］(Poly(NIPAM-co-B18C6Am))高分子鏈作為離子識(shí)別響應(yīng)開關(guān)。該微囊的離子識(shí)別響應(yīng)機(jī)理和控釋行為如圖4所示。

圖4 離子識(shí)別響應(yīng)型微囊的控釋機(jī)理(a)及控釋行為(b)Fig.4 The controlled-release principle(a)and controlled-releaseresults(b)of the ion-recognition microcapsules

由于高分子鏈上的18-冠-6單元對(duì)Ba2+具有選擇性識(shí)別特性，形成“主-客體”配合物后可以等溫地改變高分子鏈的伸展-收縮構(gòu)象，進(jìn)而改變微囊內(nèi)載的釋放行為。研究結(jié)果表明，內(nèi)載NaCl從微囊中的釋放行為明顯受環(huán)境溶液中Ba2+的存在與否所控制，當(dāng)環(huán)境溶液中沒(méi)有Ba2+存在時(shí)，由于膜孔內(nèi)接枝的Poly(NIPAM-co-B18C6Am)高分子鏈呈收縮狀態(tài)而使微囊膜孔開啟，所以NaCl釋放速度快;相反，當(dāng)環(huán)境溶液中有Ba2+存在時(shí)，由于冠醚與Ba2+的配位作用，Poly(NIPAM-co-B18C6Am)接枝高分子鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，于是微囊膜孔被關(guān)閉，從而導(dǎo)致NaCl釋放速度變得很慢。并且，特別值得注意的是:該微囊的離子識(shí)別響應(yīng)釋放特性顯示出了良好的可逆性和可重復(fù)性。

3 環(huán)境響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊

環(huán)境響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊是一類以環(huán)境響應(yīng)型智能高分子材料直接作為微囊膜的基體，依靠微囊膜本身對(duì)環(huán)境變化的刺激信號(hào)(如溫度、pH值、物質(zhì)種類等)的響應(yīng)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)載物質(zhì)突然釋放的智能微載體材料。

新興的微流控(Microfluidics)技術(shù)，由于其具有良好的可設(shè)計(jì)性、優(yōu)異的界面控制能力以及優(yōu)良的傳質(zhì)傳熱性能，為構(gòu)建具有新型結(jié)構(gòu)及功能的智能微球微囊材料提供了良好的手段和技術(shù)平臺(tái)［15］。近年來(lái)，利用微流控技術(shù)設(shè)計(jì)和制備了一系列能夠響應(yīng)不同環(huán)境刺激信號(hào)的智能微球微囊材料，該類新型微載體材料作為智能化控釋載體系統(tǒng)，不僅具有極高的尺寸單分散性和精確可控微囊大小及囊壁膜厚度，并且可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)輸運(yùn)傳遞與控釋傳質(zhì)過(guò)程的強(qiáng)化，顯示出顯著的優(yōu)越性。迄今，利用微流控技術(shù)已設(shè)計(jì)和研制出各種響應(yīng)不同環(huán)境刺激的“突釋模式”智能微囊材料。

3.1 溫度響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊

圖5 微流控技術(shù)制備具有超順磁特性的溫度響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊Fig.5 Microfluidic preparation of superparamagnetic thermo-responsive microcapsule for burst-release

Wang等［16］利用微流控技術(shù)以二級(jí)同軸聚焦毛細(xì)管微流控裝置制備出單分散性良好的O/W/O復(fù)乳模板，其中，中間相水相中含有水溶性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、引發(fā)劑過(guò)硫酸銨(APS)以及水基磁流體，外相油相中含有表面活性劑和油溶性的光引發(fā)劑安息香雙甲醚(BDK)，如圖5b，c所示。O/W/O復(fù)乳液滴模板制成后，將乳液體系在紫外光照射下引發(fā)聚合，從而在中間水相內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)生成交聯(lián)的PNIPAM微囊膜。所制備的該微囊具有明顯的超順磁特性和溫度響應(yīng)突釋特性，如圖5a所示。當(dāng)環(huán)境溫度高于PNIPAM的LCST時(shí)，微囊突然劇烈收縮，由于微囊內(nèi)部油核的不可壓縮性，當(dāng)擠壓超過(guò)一定程度時(shí)，微囊內(nèi)部壓力升高到某一臨界值時(shí)，微囊膜發(fā)生局部破裂，致使內(nèi)載油溶性物質(zhì)得到突釋。同時(shí)，微囊膜的尺寸、單分散性以及膜厚等參數(shù)也可由微流控技術(shù)完全可控。該智能微囊可用于靶向式給藥載體材料，其超順磁特性可實(shí)現(xiàn)磁靶向定位，其溫敏特性可用于環(huán)境響應(yīng)型控制釋放。

Chu等［17］利用微流控技術(shù)設(shè)計(jì)制備了一種特洛伊木馬式溫度響應(yīng)型單分散微囊載體材料。作者首先利用如圖6a所示的三級(jí)同軸聚焦毛細(xì)管微流控裝置制備得到單分散性良好的W1/O1/W2/O2三重乳液作為模板，其中，中間相水相W2中含有水溶性單體NIPAM、交聯(lián)劑MBA以及引發(fā)劑APS。三重乳液模板收集后，向外相連續(xù)相油相O2中加入催化劑四甲基乙二胺(TEMED)，從而引發(fā)中間相水相W2中的單體發(fā)生聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)的PNIPAM微囊膜。由于使用了三重乳液作為模板，該微囊膜內(nèi)同時(shí)包載有油相O1和內(nèi)部水相液滴W1，所以其內(nèi)部可以同時(shí)裝載水溶性和油溶性物質(zhì)，而且具有像特洛伊木馬一樣的控制釋放功能。其內(nèi)載水溶性物質(zhì)由于不能穿透油層，所以遞送過(guò)程中完全不會(huì)發(fā)生泄漏;當(dāng)其到達(dá)遞送地點(diǎn)，需要從微囊內(nèi)部釋放出來(lái)時(shí)，可使其環(huán)境溫度升高到 LCST以上(如，從25℃升高到50℃)，使PNIPAM微囊膜發(fā)生劇烈收縮，微囊膜發(fā)生局部破裂，導(dǎo)致內(nèi)部小液滴被突然釋放，如圖6b所示。

圖6 微流控技術(shù)制備特洛伊木馬式溫度響應(yīng)型微囊:(a)三級(jí)同軸聚焦毛細(xì)管微流控法制備W1/O1/W2/O2三重乳液，(b)溫度響應(yīng)型微囊的突釋行為Fig.6 Microfluidic preparation of Trojan-horse-like thermo-responsive microcapsules:(a)schematic diagram of the capillary microfluidic device for generating W1/O1/W2/O2triple emulsions and(b)thermo-responsive microcapsule for burst-release

Liu等［18］利用微流控技術(shù)制備了用于納米顆粒突釋的溫度響應(yīng)型微囊載體材料。作者先用均質(zhì)乳化劑將含有納米顆粒的水溶液分散到油相O2中形成W1/O1初乳，然后利用二級(jí)同軸聚焦毛細(xì)管微流控裝置制備出單分散性良好的(W1/O1)/W2/O2三重乳液模板，其中W2水相中含有單體NIPAM，交聯(lián)劑MBA以及引發(fā)劑偶氮二異丁基脒二鹽酸鹽(V50)。三重乳液模板收集后，向外相油相中加入油溶性光引發(fā)劑BDK，然后將乳液體系在紫外光照射下引發(fā)聚合，從而在W2水相內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)形成交聯(lián)的PNIPAM微囊膜。同樣，該微囊也具有溫度響應(yīng)型突釋特性，其釋放行為像一顆微型納米顆粒炸彈一樣，當(dāng)環(huán)境溫度升高到LCST以上，微囊膜收縮而破裂，導(dǎo)致內(nèi)載的納米顆粒以較大動(dòng)量突然釋放出來(lái)，如圖7所示。該微囊載體為靶向式運(yùn)載納米顆粒藥物提供了嶄新手段。

3.2 pH響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊

pH值變化同樣也是一種廣泛被用來(lái)設(shè)計(jì)制備智能微載體材料的環(huán)境刺激信號(hào)。人體內(nèi)胃腸道不同部位的pH值不同，而且特定病灶部位也會(huì)引起局部的pH值變化(如腫瘤部位的pH值異常現(xiàn)象)等，都可用來(lái)控制藥物釋放。

Liu等［19］利用微流控技術(shù)制備了單分散的pH響應(yīng)型殼聚糖控釋微囊。作者首先利用二級(jí)同軸聚焦毛細(xì)管微流控裝置制備出單分散性良好的O/W/O復(fù)乳作為模板，其中，中間相水相中含有水溶性殼聚糖，內(nèi)相油相為含有適量對(duì)苯二甲醛的大豆油和苯甲酸芐酯混合油相。復(fù)乳液滴模板制成后，內(nèi)相中的對(duì)苯二甲醛擴(kuò)散到油水界面，與中間水相內(nèi)的殼聚糖發(fā)生界面交聯(lián)反應(yīng)，從而在中間水相內(nèi)形成交聯(lián)的殼聚糖微囊膜，其尺寸、單分散性以及膜厚等參數(shù)由微流控技術(shù)完全可控。研究表明，所制備的殼聚糖微囊具有明顯的pH響應(yīng)特性，如圖8所示。當(dāng)環(huán)境溶液為中性或弱酸性時(shí)，殼聚糖微囊膜外觀一直保持完整球形，當(dāng)環(huán)境溶液呈酸性(如，pH=3.1)時(shí)，殼聚糖微囊膜會(huì)很快被酸解，從而使內(nèi)載物質(zhì)得到突釋。

3.3 離子識(shí)別響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊

人體某些病灶部位會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生一些特殊的生物或物理化學(xué)變異，如炎癥病灶部位會(huì)因局部細(xì)胞壞死而導(dǎo)致該部位鉀離子濃度比其他正常部位要高出許多，于是可以設(shè)計(jì)利用離子識(shí)別型控釋微囊載體對(duì)這些特殊病變信號(hào)的感應(yīng)而實(shí)現(xiàn)靶向式藥物送達(dá)。

Liu等［20］利用微流控技術(shù)設(shè)計(jì)制備一種離子識(shí)別響應(yīng)型“突釋模式”控釋微囊。作者首先制備出單分散性良好的O/W/O復(fù)乳模板，其中，中間相水相中含有水溶性溫敏單體NIPAM和作為離子信號(hào)感應(yīng)單元的苯并-15-冠-5-丙烯酰胺(B15C5Am)單體、交聯(lián)劑 MBA以及引發(fā)劑V50，外相油相中含有表面活性劑和油溶性的光引發(fā)劑BDK。O/W/O復(fù)乳液滴模板制成后，將乳液體系在紫外光照射下引發(fā)聚合，從而在中間水相內(nèi)形成交聯(lián)的聚［N-異丙基丙烯酰胺-共-(苯并-15-冠-5-丙烯酰胺)］(Poly(NIPAM-co-B15C5Am))微囊膜。由于15-冠-5對(duì)K+具有特異性識(shí)別能力，形成2∶1的“主-客體”配合物后，可等溫地改變Poly(NIPAM-co-B15C5Am)微囊膜的溶脹-收縮特性，因此，所制備的微囊具有K+識(shí)別響應(yīng)控釋特性。當(dāng)環(huán)境溶液中僅存在Na+或Ca2+時(shí)，微囊膜幾乎沒(méi)有任何響應(yīng);但是，當(dāng)環(huán)境溶液中出現(xiàn)K+時(shí)，如圖9所示，微囊膜會(huì)快速劇烈收縮，致使內(nèi)載油溶性物質(zhì)突釋。該類微囊載體材料可以為研發(fā)細(xì)胞壞死信號(hào)(局部K+濃度異常升高)響應(yīng)型智能給藥載體提供新的途徑和手段。

圖9 離子識(shí)別響應(yīng)型微囊在K+誘導(dǎo)下的突釋行為Fig.9 The K+-triggered burst-release process of ion-recognition microcapsules

4 結(jié)語(yǔ)

迄今，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和開發(fā)出許多不同類型的環(huán)境響應(yīng)型控制釋放微載體材料，由于其在眾多領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值，目前已成為國(guó)際上研究的新熱點(diǎn)。但是，環(huán)境響應(yīng)型微載體材料由于受到許多因素的制約，如作為藥物控釋載體，受到藥物生物活性及穩(wěn)定性、載體材料的生物降解性及生物相容性、藥物裝載效率、藥物智能釋放水平等因素的制約，目前在國(guó)際上仍多處于基礎(chǔ)研究階段，還需要進(jìn)一步地開發(fā)完善。要實(shí)現(xiàn)智能微載體材料的大規(guī)模應(yīng)用，還需要多學(xué)科、多領(lǐng)域的科技工作者的進(jìn)一步努力。盡管這方面的研究和開發(fā)充滿挑戰(zhàn)，但由于該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊、具有很重要的社會(huì)意義和顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此在國(guó)際上將進(jìn)一步備受關(guān)注和重視。

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Recent Progress in Development of Microcarrier Materials for Environmental-Responsive Controlled Release

JU Xiaojie，XIE Rui，CHU Liangyin
(School of chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China)

Environmental stimuli-responsive smart microcarrier materials，which can realize self-regulated controlled-release in response to the change of temperature，pH，magnetic field and special chemicals in external environment，exhibit excellent superiorities in various fields，such as drug delivery，immobilization of enzyme and cells，and separation and purification of chemicals.The progress in development of environmental stimuli-responsive smart microcarrier materials are reviewed，in which the smart gating microcapsules for controlled-release and smart microcapsules for controlled burst-release are introduced.Especially，the thermo-responsive，glucose-responsive and ion-recognition smart gating microcapsules for controlled-release as well as the thermo-responsive，pH-responsive and ion-recognition smart microcapsules for burst-release are introduced and reviewed systematically.At present，environmental stimuli-responsive smart microcarrier materials are still in the basic research stage and need intensive study and further development.

microcarriers;environmental stimuli-response;controlled-release;smart microcapsules;functional materials

TB34

A

1674-3962(2012)02-0038-07

2011-12-09

國(guó)家973計(jì)劃(2009CB623407);國(guó)家自然科學(xué)基金(20825622，20906064，21076127，21036002，21136006);教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(200806100038，200806101045，20090181120045)

巨曉潔，女，1980年生，博士，副教授

褚良銀，男，1967年生，教授，博士生導(dǎo)師